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核聚變威力巨大,夸克聚變威力更大,夸克彈會成為新的核武器嗎?

科學信仰
泛科學領域創(chuàng)作者??茖W是一種規(guī)律,信仰是一種態(tài)度。
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與常規(guī)武器相比,核武器爆炸所產(chǎn)生的威力是巨大的,而巨大威力的背后是巨大的能量釋放,那么裝藥量只有幾十公斤的核武器,憑什么能夠釋放出如此巨大的能量呢?

表面上看起來核武器的裝藥量只有幾十公斤,而實際上真正能夠參與核反應的部分更是少得可憐,以廣島原子彈為例,它的裝藥量大概在50公斤左右,而實際上真正參與反應的材料不足1公斤,而就是這1公斤的材料所產(chǎn)生的裂變反應就造成了總面積達12平方公里的巨大破壞,死亡人數(shù)超過了7萬人。1公斤的核材料憑什么能夠產(chǎn)生如此巨大的破壞力呢?關鍵就在于質(zhì)量的損失。我們知道質(zhì)量和能量是可以相互轉化的,而從本質(zhì)上來講,質(zhì)量就是能量的一種表現(xiàn)形式而已,關于質(zhì)量與能量之間的轉化關系,我們可以通過質(zhì)能方程一目了然,就是E=mc∧2。

E是能量,m是質(zhì)量,而c∧2則是光速的平方,光速為299792458m/s,可見它的平方是一個極其巨大的數(shù)字,所以哪怕是只有微小的質(zhì)量,在乘以光速的平方之后,都會得到一個極為巨大的值,而這個值就是能量,所以只要出現(xiàn)了質(zhì)量上的損失,就必然會產(chǎn)生極為巨大的能量。

之所以核武器的威力是常規(guī)武器所不能比擬的,就是因為常規(guī)武器爆炸只是化學反應,而化學反應前后的物質(zhì)總質(zhì)量是不變的,沒有產(chǎn)生質(zhì)量損失,而核反應就不同了,通過核反應,物質(zhì)的質(zhì)量會發(fā)生損失,而這些損失的質(zhì)量就轉化為了能量。廣島原子彈實際參與反應的材料不足1公斤,而這1公斤的材料通過核裂變反應而產(chǎn)生了大約1克的質(zhì)量虧損,而就是這等同于10顆黃豆的質(zhì)量虧損,對12平方公里的范圍產(chǎn)生了巨大的破壞。

通常我們所說的核武器有兩種,一種是原子彈,而另一種則是氫彈,相比原子彈而言,氫彈的威力更加巨大,這是因為氫彈的核聚變反應與原子彈的核裂變反應相比,能夠產(chǎn)生更大的質(zhì)量虧損。

那么核聚變能夠釋放多大的能量呢?世界公認的最大的能量釋放方式就是正反物質(zhì)湮滅,因為正反物質(zhì)相遇會發(fā)生湮滅,也就是說全部的質(zhì)量都轉化為了能量,這比廣島原子彈1千克的物質(zhì)才轉化了1克質(zhì)量要厲害多了,所以沒有任何反應所釋放的能量可以超過正反物質(zhì)湮滅。而核聚變所釋放的能量可以達到正反物質(zhì)湮滅的0.0003%,如果與核裂變相比,這大約可以達到它的10倍。那么還有沒有能比核聚變釋放能量更大的反應呢?有,那就是夸克聚變。

本質(zhì)上來講,夸克聚變也應該屬于核聚變,但與通常所說的核聚變不同,夸克聚變是在更小的物質(zhì)級別上發(fā)生的。

通常所說的核聚變是物質(zhì)在原子層面上所產(chǎn)生的聚合反應,在這種反應過程中,原子核中的質(zhì)子和中子會發(fā)生變化,而夸克聚變則深入到了質(zhì)子和中子的內(nèi)部。質(zhì)子和中子的內(nèi)部有什么呢?就是夸克,一般認為質(zhì)子和中子都是由上夸克和下夸克所組成的,而夸克聚變就是在夸克層面上所產(chǎn)生的聚合反應,相比普通的核聚變而言,它能夠產(chǎn)生更大的質(zhì)量虧損,也就能釋放出更大的能量。

這是理論,還是事實?是事實,以色列特拉維夫大學和美國芝加哥大學的科學家們聯(lián)合研究證明,通過使用大型強子對撞機推動原子高速運轉,讓原子各個組成部分相互分離再碰撞聚合,在這一過程中,當夸克相互聚合時,便形成了夸克聚變,并釋放出能量。

夸克聚變釋放的能量有多大呢?大約為正反物質(zhì)湮滅的0.0024%,這是普通核聚變的0.0003%的8倍。

原子彈的威力已經(jīng)十分驚人了,而氫彈的威力更是巨大,如果基于夸克聚變而制造出夸克彈,威力該有多么巨大呢?它是否會成為未來的一種新型核武器呢?

如果真的制造出了夸克彈,威力真的可以說是毀天滅地,但事實上幾乎沒有可能,因為要基于核反應來制造核武器,鏈式反應是關鍵,以原子彈為例,只是一個原子發(fā)生裂變沒有用,必須是一個裂變能夠引發(fā)下一個裂變,于是牽一發(fā)而動全身,如此才能在瞬間釋放出巨大的能量,但夸克聚變目前似乎只能在大型強子對撞機上實現(xiàn),是無法產(chǎn)生鏈式反應的。其實這也是一件好事,因為武器的威力越大,人類所面臨的危險也就越大。

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